传热计算习题--附详细答案.docx

传热计算题1.在一内径为025cm的管轴心位置上，穿始终径为O005c的细导线，用以测定气体的导热系数.当导战以0.5R的电流时，产生的电压降为O.12V7an,测得导线温度为167匕,空心管内壁温度为150-C.试求充入管内的气体的导热系数试分析仪器精度以外造成结果误差的客观缘由.2.有两个铜质薄球光.内球光外径为O.015m,外球无内径为O1.m.两球光间奘入一种其导热系数待测的粉粒料.内球用电加热.输入功率为5,热灵稳定地传向外球，然后散发到四周大气中，两球壁上都装有热电偶，到得内球壳的平均温度为120C,外求先的平均温度为50T,四周大气环境温度为2（TC:设粉粒料与球壁贴合，试求：（1）待测材料的导热系数（2）外俅夔对四周大气的传热系数3.有一面枳为IOCm带有爱护套的热电粥插入输送空气的长管内，用来测盘空气的温度。己知热电偶的油度读数为300T,输气管的壁强为200C,空气时爱护套的对流传热系数为60wm'.k.该爱护套的照度为0.8,试估篝由于辐射造成的气体温咬测盘误差.并叙述减小测技误差的途径.已知Stefan-BChZman常数=5.67×10三ik.4.用两个结构尺寸相同的列管换热器按并联方式加热某中料液。换热器的管Ik由32根长31n的25X3三n的钢管组成.光程为120'C的饱和蒸汽.料液总流量为20m'h,按相等流埴安排到两个换热器中作温流流淌,由25C加热到80-C.蒸汽冷凝对流传热系数为8Kwm.C,管壁及污垢热阻可不记，热损失为零，料液比热为4.IKJ/kg.1C,密度为1000kgm,.试求：（1）管壁对料液的对流传热系数（2）料液总流/不变，将两个换热器用联，料液加热程度有何改变？（3）此时蒸汽用址行无改变？若有改变为原来的多少倍？（两者状况下蒸汽例时流传热系数和料液物性不变）5.某厂现有两台单壳程单管程的列管式空气加热器，旬台传热面积为A,=2Ch/（管外面枳），均由128根中25X2.5Inn的钢管组成.光程为170X3的饱和水蒸汽冷凝（冷凝潜热为r=2054KJkg）f凝液不过冷.空气走管程，其入11i度1.=30C,流量为4500kgh假定空气的物性参数不Rf1.温度、压力改变，可视为附数，分别为G=1.005KJ/Ke.K,P=1.06Kgms,w=20.1.×10,cp,=0.029m.k0热损失可略，管内湍流时空气的时流给热系数可用下式计舞：!=0.02R.".（1） 若两台换热器并联运用，通过两台换热器的空气流Jit均等.试求空气的出口温度1.K*C）及水蒸汽的总冷凝心.1（kgh）（2） 若两台改为串联运用,试求此时空气的出口温度1.KC）及水蒸汽的总冷凝量m（kgh）.（3）试比较并联及率联时传热效率的大小,并求两种方式下总传热实力的比fQQn.6.现有两台单光程单管程的传热面积均为20m的列管式空气加热器,每台加热器均由&1根中57x3.5m钢管组成，光程为170C的饱和水蒸汽，空气入口温度为30C,流量为2.5kgs,以湍流方式通过管内。（1）若两台换热器并联运用，通过两台换热器的空气流埴均等，此时空气的对流传热系数为38w'r,求空气的出口温度t1C>（2）若两台改为串联运用.何此时空气的出口温度S（C）为多少？（谀空气物性不做温度压力而变，O1.KJkgC,热损失为零）7,有一套管换热器，并液操作时，冷流体进出口讯度分别为251C和70,热流体进出口温次分别为15（C和100r若两中流体流Jft和进口温度均不变,改为逆流操作,试计算逆流时热流体的出口温度,计算中可视C和K为常数.8 .在一套管冷凝器中，用130C的饱和蒸汽将乙醉水溶液从25C加热到80C。换热器内有效传热长度Im.规格中25X2.511m,乙Ky水溶液在管内渊流流淌.水蒸汽在环隙内冷战为同温度的饱和水.已知基于内管外衣面的总传热系数为K1100wmK,内管内侧给热系数为1.600wmK钢的导热系数为451三K,在操作条件下，垢层热阻及热损失不计.（1）试求蒸汽冷凝给热系数，并计算内管外壁的平均温度r2操作中管内乙酹水溶液流址增加20%,而乙呼水溶液入1.1.温度.蒸汽温度和蒸汽例冷凝结热系数均不变，试求管内乙醉水溶液的出口溺度,（忽视乙醉水溶液物性改变）9 .一套管换热器用133匕的饱和水蒸汽将管内的乳茶从33X3加热到73X2,氯笨流猿为5500Kgh.现因某种缘由，款藻流R削减到3300Kgh,但其进出口温度维持不变，试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满意要求？此时饱和水蒸汽冷凝也为原工况的百分之几？（设两种工况卜的蒸汽冷凝热阳，管壁热阻，垢层热阻及热根失均可略，H.氯茶在管内作湍流流淌忽视两工况下蒸汽汽化潜热的改变）0用一列管式换热器将某一液态物料从130C次却到7（）-C,冷却水走管程，进I1.谓度15C,出口温度75C,为了利用厂内的循环水，水进口温度变为30,C,物料的流量，进出口温度皆维持不变，何冷却水用M有什么改变？己如换拄器壳程中的对流传热系数比管程中水的对流传热系数小徨多.冷热流体为逆流流泄入采纳循坏水后的平均推动力可用算术平均值计算.11题图,低Ifi1.AT211 .为回收高温气体B中的热的,采/如图流程气体B光与皤环水传热，使其水温上升,然后再与低温气体A传热，使气体A的温度上升。实际操作结果表明：当保持气体A,B的流地及其进口海度不变，而增大砧环水Ik则循环水的最而温度t.1将卜降，试分析其绿I1.h（提示：踪合利用传热单元数法和对数平均推动力法12 .如图，流量为0.5Kgh,温度为20C的水（Cp=1.187KJkg'C）流过申联的两个列管换热器，以冷却流量为08Kh.ifi度为120T的某溶液（C=2KJk油）,测得该溶液的出口温度为65C现的故使水温降到6C,何：若保持其它进口条件不变、则溶液的出I温度变为多少？12遨图13 .有一列管式换热器，壳程通以120C的饱和蒸汽，可将愕定流量的气体从20C加热到60-C.若加热蒸汽的压强及气体的进口温度保势不变,气体的出口温度升至62X2,试求：（1）此时换热器的热流信有何改变？（以原_1.况热流状的相对比值我示）设气体在管内均以达R>1O,.P,>0.7,计匏时可忽视垢层热阻，管壁热阻及蒸汽仰的热阻，不考虑气体物性的改变。（2）气体通过换热涔的压降有什么改变（以原工况乐降比值表示）?设摩擦系数.1相同.换热器进出11阻力损失不记.11.有一管程为单程的列管换热器，由425X2.5m长2.5m的20根钢管组成。用120C饱和水蒸汽加热某冷流体（冷凝液饱和温度下排出）,该冷液体走管内，进I温度为25C.比热为1.58KJkgr,流量为15000kgh,管外蒸汽的疗凝传热系数为.o×o,w115r.管内对流传热的热阻是管外蒸汽冷凝他热热阻的6倍。试求：（1）基于管外表面枳的总传热系数.（2）冷流体的出口温度（换热涔的热损失，管壁及两蚪污垢热瓦均可忽视不计）19.朝：欢流动为逆流示意如下T1=80oC(气态)T1.=80。(液态)T2=60。(液态)t2=28。(冷水)乙=2OoCG令水)冷凝：QI=4(X)=140w3600冷却：Q二×1.8×(80-60)=12.6*»v.2+Q、140+12.6.,.W.=F,j、=71=4.56kg/sCpc(t2-1.)4.I8×(28-2O)实际面和5=nz0=19×3.140.019×2.5=2.83m2140=28=20.64.56x4.18R,=必=4.56×0.0170.7850.01.72XI9×0.9031.1=19916a；=0.023,RW=469H-7f2oC(1.2x0.01919K1%a；d,14(X)45×1817x4690K1=1000.5hm)2oC_+”KaCIq&EKi=894.0»'/M2×0.019120045x1817x469028-20.6=55.6At=80-28亿TJ-(KT)(60-20)-(80-20.6)S=S1+S2=Tt-IQ1,Qz他59.4=49.1=上"侬_+a×1000-252+029=2.8心1.0.5×55.6894.0x49.1需要的面积小于实际三1.正确(3)n'=80oC,%=0.7%a：=0.7oa,=0.75×4690.0=3525.7(»v/m2<,C)11bd。d“_1_2O.O1919片一式，玩-HO(j45×1817×3525.7K；=927.5(w/”/新工况下:wc(/；TJ=k：SM1.a)旧工况下:1%Cw&T)=-151nj1.(2)x92Z5-h80-20=1.22=80-=308°c30.8-20=54.4oC2.52x1000.5x0.780-2880-20In80-30.8Q=K；SMO=927,5X2.83×54.4=142.8Q140心K正确20 .一台新的列管换热器,其列管的规格为425X2.5mm,管长4m,总管数为488根,两管程。用161C流玳为443三7h的热油将310m'h的水从82C提高到90匕,以满意热水用户的要求。水走管程，已如操作条件卜水的物性为：.=0.3315×10>.s,P.968Kgm',Cv=4.203KJkgK.M).678<三K.热油物性为：P,45kgm,rC,=2.202KJkgK,钢管的导热系数为F5vmK.试求：(1)管内传热膜系数(2)开年时该换热器现场指示水的出口M度为97T,求该工况下换热器的传热系数及光程的传热系数(设物性不变,不计热损失)(3)叙加运行2年后，换热器内(W污垢热阻增到0.00(M.w,管外污垢热瓦增到0.OOOGmKZw。若物料流业及入口温度不变，该换热器能否海感生产要求？换热器还有多大裕度？通过计笄说明.(工大98八6)ft?(1)u=V5(0.785d,sn2)=310/(3600×0.785×0.02;X488/2)=1.12msnCp03315×4.203y三*-e_0.678=2.05Rpt(d968,120.020.331510i=6.5IO4K(UTTgWCK1.'cJTa=TTC-/%=161-310×4.203×968×(97-82)/443×2.202×945=140.5a1=0.023V"C04d,=0.023X0,678×(6.5×IO4×2.05a4=7384.0hm2k0.02v,M,(161-97)-(140.5-82),161-97In140.5-82=61.2oC双管程P=(97-82)/(161-82)=0.2,R=(161-140.5)/(97-82)=1.37温度差校正系数可近似取1.Q=W<C(t>t1)=310×968×4.203X(97-82)/3600=5255.1.kwnzkS=n11d1.=488×3.14×0.025×4=1.53m2K11=Q/(St.)=5255.1/(153